DK150270B - Fremgangsmaade og apparat til behandling af pulverformet materiale - Google Patents

Description

-1- 150270

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et apparat til termisk behandling af pulverformet materiale, d.v.s. en behandling, ved hvilken man holder materialet på en given temperatur, behandlingstemperaturen, i et ønsket 5 tidsinterval, især sintring af pulverformet materiale, i et cylindrisk reaktionskammer med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse, ved hvilken materialet opvarmes til behandlingstemperaturen uden for reaktionskammeret suspenderet i en gas.

10 Fremgangsmåden er særlig anvendelig til termisk be handling af materialer, der er tilbøjelige til at blive klæbrige ved behandlingstemperaturen, i særdeleshed til sintring af pulverformede materialer, d.v.s. agglomerering af disse ved opvarmning uden fuldstænding smeltning. Frem-15 gangsmåden kan imidlertid også anvendes til almindelig termisk behandling, hvor sintring ikke tilsigtes, f.eks. til brænding af bauxit, mesa og fosfatholdige malme.

Fremstilling af cementklinker er et eksempel på en sintringsproces, som opfindelsen er særlig anvendelig til.

20 I dette tilfælde er det pulverformede materiale, der skal sintres, varmt kalcineret cementråmel.

Ved den traditionelle og inden for cementindustrien indtil nu eneste praktisk gennemførlige fremgangsmåde til sintring af pulverformede materialer, indføres materialet 25 som et materialelag og sintres på dets vej gennem en roterovn, eventuelt i medstrøm, men sædvanligvis i modstrøm til en strøm af gennem roterovnen ført forbrændingsgas, frembragt ved forbrænding af brændsel indført ved roterovnens luftindløbsende. Sædvanligvis undergår råmaterialerne 30 forvarmning og kalcinering, d.v.s. nedbrydning af CaCO^ til CaO og (Χ^,ΐ suspension uden for roterovnen. Imidlertid finder i det mindste opvarmningen fra kalcinerings-temperaturen til sintringstemperaturen samt selve sintringen sted i roterovnen.

-2- 150270

Denne roterovnstype er imidlertid ikke noget ideelt apparat. Den væsentligste ulempe er den relativt utilstrækkelige varmeoverførsel under opvarmningen af materialet til behandlingstemperaturen, f.eks. sintringstemperaturen. Af 5 denne grund må maskindimensionerne nødvendigvis være store, hvilket medfører store apparat anlægsudgifter, et betydeligt varmetab og en betragtelig termisk inerti, som både fører til lange opstartsperioder og kontrolproblemer.

En anden af roterovnens ulemper er det ret begrænsede 10 antal variable procesparametre, der er til rådighed; dette medfører, at det er svært på samme tid at optimere opvarmning sprocessen og den termiske behandlingsproces.

Der er blevet stillet talrige forslag til eliminering af disse ulemper. De kan klassificeres i to gruppers 15 Den første gruppe omfatter fremgangsmåder til til vejebringelse af en forbedret varmeøkonomi i roterovnen.

Den anden gruppe omfatter forsøg på at erstatte roterovnen med et andet mere effektivt varmebehandlingsapparat .

20 Den første gruppe omfatter en fremgangsmåde til for bedring af varmeudvekslingen mellem råmaterialepartikler og de varme forbrændingsgasser ved skiftevis at løfte partiklerne og lade dem falde under deres passage ned gennem ovnen ved hjælp af fremføringsskovle, således at der på tværs af 25 ovnen tilvejebringes gardiner af faldende partikler, som beskrevet i beskrivelsen til US patent nr. 3,799,735 (Jensen). Herved opnås en bedre varmeøkonomi, men man kan ikke sige, at de ovenforomtalte ulemper ved den traditionelle roterovn er blevet tilfredsstillende elimineret.

30 Den samme gruppe omfatter to fremgangsmåder, hvor roterovnen også anvendes som en suspensionsforvarmer, beskrevet i beskrivelsen til japansk patent nr. 3916 (Mamoto) fra 1963 og beskrivelsen til engelsk patent nr. 1,396,402 (KHD).

150270 -3-

Det japanske patentskrift angår en fremgangsmåde og en ovn til brænding af cement, hvori varmeoverførslen til det ikke-forvarmede materiale tilført ovnen søges maksimeret. Ifølge denne fremgangsmåde indføres cementrå-5 materialer enten forrest eller ved en mellemposition i ovnen suspenderet i en strøm af varm luft, og opvarmes mens de strømmer med ovngasserne mod ovnens bageste ende. Før ovngasserne når ovnens bageste ende skal materialet være udskilt på ovngulvet inde i ovnen, og det udskilte materiale 10 underkastes derefter yderligere varmebehandling, mens det bevæger sig langs den hældende ovnbund mod ovnens lavere liggende forreste ende. Denne fremgangsmåde har af mange grunde ikke været i brug i praksis. Hvis der skulle opnås ordentlig udskillelse af det suspenderede materiale, ville 15 det være nødvendigt med meget store ovndimensioner både med hensyn til ovnlængde og ovndiameter ved den bageste ende.

En anden fremgangsmåde og en anden ovn, hvor materialet passerer gennem en reaktionstromle, f.eks. en roterovn, to gange, først i suspension og derefter i udskilt 20 tilstand er beskrevet i beskrivelsen til engelsk patent nr. 1,396,402: materialet føres gennem et reaktionskammer, der er konstrueret som en roterende tromle forsynet med en brænder, f.eks. en roterovn, som en suspension i en gas, og udtages derefter fra roterovnen i suspension, hvorefter det 25 udskilles fra gassen i en separator og atter indføres i roterovnen som et materialelag, der underkasten yderligere varmebehandling, mens det bevæger sig langs den skrånende ovnbund.

I stedet for at anbringe en brænder i den roterende 30 tromle, kan man anbringe et forbrændingskammer før reak- tionskammeret. I så tilfælde bliver materialet suspenderet i og opvarmet af den varme røggas fra forbrændingskammeret.

I begge tilfælde løses udskilningsproblemerne ved den japanske fremgangsmåde, men disse fremgangsmåder er ikke 35 egnede til behandling af klæbrige materialer såsom cementrå-mel ved en temperatur, nær ved sintringstemperaturen, fordi materialet vil ophobes i separatoren og hurtigt blokere denne.

-4- 150270

Den anden gruppe omfatter forslag til fuldstændig afskaffelse af roterovnen.

Således angår US patent nr. 2,776,132 (Pyzel) en fremgangsmåde til fremstilling af cementklinker, ifølge 5 hvilken cementråmel og brændsel indføres i en fluid-bed, hvor den varme, der er frembragt ved forbrænding af brændslet, forårsager dels kalcinering af råmel og dels opvarmning af det kalcinerede råmel til den temperatur (ca. 1400oC-1450°C) ved hvilken materialet sintres til 10 cementklinker.

Et senere US patent, nemlig nr. 3,013,786 (Pyzel), beskriver en lignede metode, der adskiller sig fra den foregående ved, at råmaterialet kalcineres, ikke i en fluidbed, men suspenderet i en varm gas, hvorefter det kalciner-15 ede materiale separeres fra gassen og sintres i en fluid-bed under samtidig tilførsel af brændsel.

Ved begge fremgangsmåder opnås en forbedret varme-økonomi, fordi varmeoverførsien i suspension og i fluidbed er langt mere effektiv end i en roterovn. På den anden 20 side støder man på en anden betydelig ulempe, som har hindret den praktiske anvendelse af disse fremgangsmåder.

De pulverformede materialer er delvis smeltede og ekstremt klæbrige ved sintringstemperaturen. Følgelig har en fluidbed med sådanne materialer en udtalt tendens til dannelse af 25 påbagninger, hvilket fører til hyppige driftsforstyrrelser.

Det har tidligere, f.eks. i beskrivelsen til US patent nr. 2,489,211 (Witt), været foreslået at sintre cementråmel i suspension ved direkte kollision mellem en strøm af råmel suspenderet i luft og en strøm af varm gas.

30 Denne kollision finder sted i et reaktionskammer, i hvilket det faste materiale separeres fra gassen og synker ned, mens gassen forlader reaktionskammeret foroven.

Denne metode har ikke været anvendt i praksis, for det første fordi materialet ikke gives tilstrækkelig 35 reaktionstid til den mineraldannelse, der sker ved sintringstemperaturen, og for det andet fordi materialet, hvis der skulle ske nogen sintring, ville aflej res på reaktionskammerets vægge i separationsfasen som en følge af dets klæbrige karakter med blokering af kammeret til følge.

150270 -5- I beskrivelsen til engelsk patent nr. 959,446 (Heidelberg) foreslås en anden fremgangsmåde til fremstilling af cementklinker ved suspensionssintring, ifølge hvilken fint råmateriale i en reaktionszone indføres i en 5 opadstigende varm gasstrøm, hvis temperatur er tilstrækkelig til at forårsage kalcinering og sintring af råmaterialet, og hvis strømningshastighed er tilstrækkelig til at holde råmaterialet suspenderet i gasstrømmen indtil, det er kalci-neret og sintret. Det kalcinerede og sintrede materiale ud-10 skilles fra suspensionen og udtages fra reaktionszonen ved kortvarig afbrydelse af tilførslen af råmateriale og varm gas.

Heller ikke denne fremgangsmåde har fundet praktisk anvendelse, dels fordi dens diskontinuerte karakter gør det 15 meget vanskeligt at opnå et homogent produkt, og dels fordi denne fremgangsmåde også fører til alvorlige problemer med dannelse af påbagninger, hvor det klæbrige materiale kolliderer med reaktionszonens vægge.

I beskrivelsen til US patent nr. 3,603,568 (Ritzmann) 20 beskrives en kontinuert proces med opvarmning til sintringstemperatur og sintring af materialer i suspenderet tilstand, samt et apparat til sådan varmebehandling af fint materiale, f.eks. cementråmateriale, omfattende en flercyklons-materialeforvarmer og en flercyklons-køler, og en brænder-25 sektion omfattende et tubulært brændkammer, i hvilket en suspension af forvarmet materiale brændes, hvor brændkammer-et er forbundet med et separeringskammer, der er konstrueret som en almindelig cyklon, hvori produktet udskilles.

Heller ikke dette apparat har fundet praktisk 30 anvendelse i cementindustrien, dels på grund af en udtalt tilbøjelighed til dannelse af påbagninger i separeringscyklonen, dels fordi realistiske gashastigheder og apparatdimensioner kun tillader en meget kort behandlingsperiode, som er utilstrækkelig til at opnå den ønskede mineraldan-35 nelse.

-6- 150270

Endelig angår engelsk patent nr. 457,957 (Saint Jacques) en ovn til behandling af pulverformet materiale, som siges at være særdeles egnet til brug i produktionen af cementklinker. Råmaterialet, suspenderet i en luftstrøm, 5 indføres tangentialt foroven i denne ovn, der har form som en vertikalt orienteret cylinder. Længere nede indføres yderligere luft sammen med brændsel. Under forbrændingen opvarmes råmaterialet til sintringstemperatur i suspenderet tilstand. Da det eneste udløb for gassen er et udløb foroven 10 i ovnen vil gassen med de suspenderede råmaterialepartikler beskrive en spiralformet bevægelse nedad inden i ovnen, hvorefter gassen skifter retning og forlader ovnen gennem gasudløbet, hvorimod materialepartiklerne udskilles og synker ned på en roterende hærd med en eller flere 15 tangentiale brændere anbragt i bunden af ovnen.

Dette apparat har ikke været anvendt i cementindustrien. En af årsagerne hertil er en stærk tilbøjelighed til dannelse af påbagninger på ovnvæggene.

Det er formålet med opfindelsen af tilvejebringe en 20 fremgangsmåde til termisk behandling, især sintring, af pulverformet materiale i et cylindrisk reaktionskammer med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse, ved hvilken materialet opvarmes til behandlingstemperaturen uden for reaktionskammeret suspenderet i en gas, hvorved der 25 opnås varmeøkonomiske fordele ved opvarmning til behandlingstemperatur i suspension og tilvejebringes en variabel og kontrollerbar behandlingsperiode, mens man samtidig undgår de ovenfor nævnte ulemper, der skyldes det behandlede materiales klæbrige karakter.

30 Det er endvidere formålet med opfindelsen at tilveje bringe et kompakt apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Det har nu overraskende vist sig at opfindelsens formål kan opnås ved en fremgangsmåde til termisk behandling, 35 især sintring, af pulverformet materiale i et cylindrisk reaktionskammer med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse, ved hvilken materialet opvarmes til behandling s temperaturen uden for reaktionskammeret suspenderet i en gas, hvorefter man separerer det til behandlingstemp- -7- 150270 eraturen opvarmede materiale fra suspensionen i reaktions-kammerets øverste del, holder reaktionskammeret i en langsomt roterende bevægelse og underkaster det separerede materiale termisk behandling, især agglomerering og sint-5 ring, under dets passage gennem reaktionskammeret, udtømmer det termisk behandlede materiale fra reaktionskammerets nederste ende, og udtager gassen fra reaktionskammeret gennem en af dets ender, idet fremgangsmåden kendetegnes ved, at suspensionen indføres i reaktionskammerets Øverste del 10 med en tangential hastighedskomponent.

Den termiske behandling kan herved udføres på en særdeles fordelagtig måde. Materialet opvarmes til behandling s temperatur en i suspension, hvorved der tilvejebringes en opvarmning, som er langt hurtigere og mere effektiv end i 15 en traditionel roterovn.

Den forbedrede varmeoverførsel tillader en radikal reduktion af apparatdimensionerne med deraf følgende fordele, og anvendelse af brændsel af ringe kvalitet, som ikke kan anvendes ved traditionel sintring på grund af en util-20 strækkeligt høj flammetemperatur.

Den kritiske fase, hvorunder det til behandlings temperaturen opvarmede materiale separeres fra suspensionen, finder hovedsagelig sted i den øverste del af reaktionskammeret, der virker som en horisontal cyklon, idet suspen-25 sionens tangentiale hastighedskomponent får suspensionen til at foretage en hurtig spiralformet bevægelse i reaktionskammeret.

Eftersom reaktionskammeret holdes i en langsomt roterende bevægelse vil materialets tilbøjelighed til at 30 klæbe sammen og danne påbagninger ikke føre til problemer, fordi reaktionskarameret vil virke ikke blot som separator men også som roterende agglomereringstromle.

Tværtimod vil materialets klæbrige karakter være 'fordelagtig, idet det forårsager en indledningsvis 35 agglomerering af det fine materiale under separeringen, hvilket medfører en forbedret separationsefektivitet.

-8- 150270

Endog en tilbøjelighed til dannelse af påbagninger vil være fordelagtig, fordi den vil føre til foringsbeskyttende skorpedannelse i reaktionskanuneret på samme måde som i de varme zoner i en traditionel roterovn.

5 Selve den termiske behandling, især en endelig agglomerering og sintring, vil finde sted mens det separerede materiale passerer gennem det roterende reaktionskammer, d.v.s under forhold som kan kontrolleres uafhængigt af opvarmings- og separeringsprocesserne, f.eks. ved at variere 10 reaktionskammerets rotationshastighed.

Det fra reaktionskammeret udtømte materiale kan indføres direkte i en køler af kendt type, f.eks. en ristkøler eller en roterende tromlekøler, men det kan også underkastes en efterbehandling i en lille roterende tromle før det ind-15 føres i køleren.

Fordelen ved at udføre den termiske behandling i to trin er, at materialeseparationsfasen og en del af den termiske behandlingsfase holdes adskilt, således at sidstnævnte kan finde sted i en tromle med særlig lille radius, 20 d.v.s med særligt lille varmetab.

Suspensionens tangentiale hastighedskomponent kan tilvejebringes ved indførelse af suspensionen tæt ved reaktionskammerets cylindriske væg i en retning, der praktisk taget er parallel med en tangent til den nærmeste 25 del af væggen og på det nærmeste vinkelret på reaktionskammerets akse.

Kollisioner mellem suspenderede partikler og mellem partikler og vægge udenfor reaktionskammeret kan således holdes på et minimum, d.v.s., at risikoen for dannelse af 30 påbagninger uden for reaktionskammeret er minimeret.

Alternativt kan suspensionens tangentiale hastighedskomponent tilvejebringes ved, at man bringer suspensionen i rotation, før den indføres aksialt i reaktionskammeret.

-9- 150270

Fordelen ved aksial indføring af en roterende suspension er, at det er muligt at reducere arealet af en stationær del af reaktionskammerets øverste endevæg, hvorved en perifer del af den øverste endevæg kan fastgøres til reak-5 tionskammeret. Derved reduceres problemerne omkring tilvejebringelse af en lufttæt forbindelse mellem bevægelige og stationære apparatdele.

Man kan udtage gassen fra reaktionskammeret gennem dettes øverste eller nederste ende.

10 Fordelen ved at udtage gassen gennem reaktionskam merets øverste ende er, at al risiko for at gensuspendere det udskilte materiale udelukkes.

Ved at udtage gassen gennem reaktionskammerets nederste ende opnås flere fordele, f.eks. kompensation for 15 varmetab i reaktionskammerets nederste del, forbedrede gasstrømningskarakteristika og lavere tryktab.

Den foreliggende opfindelse angår også et apparat til termisk behandling, især sintring, af pulverformet materiale ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og som omfatter 20 en om en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse roterbar cylinder forsynet med stationære endevægge og en rotationsdrivanordning, der definerer et cylindrisk reaktionskammer, et suspensionsindløbsrør, der er forbundet med reak-25 tionskaramerets øverste ende, et gasudløbsrør, der er forbundet med reaktionskammerets ene ende, og et udløb for termisk behandlet materiale ved reaktionskammerets nederste ende, idet apparatet kendetegnes 30 ved, at suspensionsindløbsrøret er anbragt i et plan som praktisk taget er et tangentialplan til reaktionskammerets indre cylindriske væg.

I en udførelsesform er reaktionskammeret forsynet med en indsnævring, der er anbragt i en afstand af ca. en tred-35 jedel af reaktionskammerets totale længde fra suspensionsind løbs røret.

-10- 150270

Denne indsnævring, som fortrinsvis er tilvejebragt som en fortykkelse af reaktionskammerets foring og fortrinsvis bar en indre diameter, der udgør 40-80% af reaktions-kammerets indre diameter, tilvejebringer en opdeling af 5 reaktionskammeret i en separerings- og en termisk behandlingssektion, hvilket sikrer en yderst effektiv materialeseparation.

Ifølge en foretrukken udførelsesform tilvejebringes den tangentiale forbindelse mellem suspensionsindløbs-10 røret og reaktionskammerets øverste ende ved, at suspensionsindløbsrøret udmunder i en indløbsåbning i den øverste endevæg tæt på reaktionskammerets cylindriske væg og har en retning, der praktisk taget er parallel med en tangent til den nærmeste del af den cylindriske væg og på det nærmeste 15 vinkelret på reaktionskammerets akse.

Ifølge en anden foretrukken udførelsesform tilvejebringes den tangentiale forbindelse mellem suspensionsindløbsrøret og reaktionskammerets øverste ende via en stationær cylindrisk del, der er ko-aksial med og mindre i 20 diameter end reaktionskammeret og definerer et spiralstrømningskammer med et tangentialt suspensionsindløb og et aksialt suspensionsudløb, der står i forbindelse med reaktionskammeret.

Forbindelsen mellem gasudløbsrøret og reaktions-25 kammeret kan tilvej ebringes ved,at man forbinder gasudløbsrøret med en udløbsåbning i en af reaktionskammerets stationære endevægsdele.

Udløbet for det termisk behandlede materiale kan være en åbning i den nederste del af reaktionskammerets nederste 30 endevæg, som kan stå i forbindelse med en køler for det udtømte materiale.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken -11- 150270 figur 1-6 viser modifikationer af reaktionskammerets suspensionsindløbsende, figur 7-12 viser modifikationer af reaktionskammerets materialeudløbsende, og 5 figur 13 og 14 viser cementfremstillingsanlæg omfattende apparatet ifølge opfindelsen som en sintringsreaktor, der erstatter den traditionelle roterovn.

I figurerne anvendes de samme referancetal for 10 identiske apparatdele.

Figur 1 og 3 viser skematisk, set fra siden, og figur 2 og 4 tilsvarende, set forfra et suspensionsindløbsrør 1 med direkte tangentialt indløb i et roterbart reaktionskammer 2 med en endeflange 3 tætnet med en tætningsring 4 15 til en stationær endevæg 5 forsynet med en åbning 6, der står i forbindelse med suspensionsindløbsrøret 1. I eksemplet vist i figur 1 og 2 er der anbragt et forbrændingsgasudløbsrør i den modsatte ende af reaktionskammeret 2. I eksemplet vist i figur 3 og 4 er der anbragt et gasud-20 løbsrør 7 i den øverste ende af i reaktionskammeret 2, som står i forbindelse med reaktionskammeret via en åbning 8 i endevæggen 5. Suspensionsindløbsrøret 1 er forsynet med indløb 9 og 10 for henholdsvis brændsel og materiale. Figur 3 og 4 viser endvidere en indsnævring 2', der er tilveje-25 bragt som en fortykkelse af foringen i reaktionskammeret 2.

Figur 5 og 6 viser skematisk henholdsvis set fra siden og set forfra et suspensionsindløb med et spiralstrømningskammer 11 med en flange 12, der er tætnet med en tætningsring 13 til en flange 14 på den øverste ende af 30 reaktionskammeret 2, og som definerer en aksial suspensionsindløbsåbning 15. En perifer del 16 af endevæggen af reaktionskammeret 2 er fastgjort til reaktionskammeret. Suspensionsindløbsrøret 1 er forsynet med indløb 9 og 10 for henholdsvis brændsel og materiale, og er tangentialt 35 forbundet med spiralstrøraningskammeret 11.

-12- 150270

Figur 7, 9 og 11 viser skematiske sidebilleder af detaljer af materialeudløbsenden af et reaktionskammer 2.

Figur 8, 10 og 12 viser skematiske snit taget i linierne VIII—VIII, X-X og XII-XII i henholdsvis figur 7, 9 og 11.

5 Figur 7-12 viser den nederste del af reaktionskammer et 2 forsynet med en indre foring 17 og en flange 18, der er tætnet med en tætningsring 19 til en stationær endevæg 20, som er fastgjort på et luftudløb 21 for en køler 22. Den nederste del af endevæggen 20 er forsynet med en åbning 23, 10 der definerer reaktionskammeret 2's materialeudløb og køleren 221 s materialeindløb.

I figur 7, 8, 11 og 12 er den øverste del af endevæggen 20 forsynet med en anden åbning 24, der definerer en røggasudløb, som står i forbindelse med et gasudløbsrør 7 15" anbragt i den nederste ende af reaktionskammeret 2.

I figurerne 7 og 8 er køleren 22 en ristkøler med dobbelt luftudløb 21, et første til fjernelse af overskydende varm afgangsluft fra lcøleren, anbragt oven på køleren, og et andet, kasseformet med sidevægge 124, af 20 hvilke en er forsynet med en åbning 25, som står i forbindelse med gasindløbsenden af suspensionsindløbsrøret 1.

I figur 9-12 er køleren 22 en roterende tromlekøler, der omfatter en tromle med en endeflange 26 som ved hjælp af en tætningsring 27 er tætnet til en flange 28 på en afgangs-25 lufthætte, der definerer kølerluftudløbet 21. Afgangsluft hætten er forsynet med en skrånende bundplade 29, der fører materialet fra materialeudløbsåbningen 23 til kølertromlen, og har sidevægge 124, hvoraf en har en åbning 25, der står i forbindelse med gasindløbsenden af suspensionsindløbsrøret 30 1.

I figur 9 og 10 er afgangslufthætten foroven forsynet med et rør 30 til fjernelse af overskydende varm afgangsluft fra køleren 22.

I figur 11 og 12 er arealet af materialeudløbs-35 åbningen 23 større end i figur 9 og 10, hvorved en del af afgangsluften fra køleren 22 kan passere gennem åbningen 23, hvorved gassen bratkøles i den nederste ende af reaktionskammeret 2, og der samtidig tilvejebringes en forkøling af produktet, før det udtømmes i køleren 22.

-13- 150270

Ved driften af det i figur 1-12 viste apparat, suspenderes det materiale, der skal behandles termisk, 1 varm afgangsluft fra køleren 22 i suspensionsindløbsrøret 1. Dette Materiale er fortrinsvis forvarmet, f.eks. i 5 suspension ved hjælp af røggas fra reaktionskammeret.

Brændsel indføres i suspensionsindløbsrøret ovenfor, nedenfor eller på samme højde som materialet.

Gashastigheden i suspensionsindløbsrøret 1 holdes på et sådant niveau, at de suspenderede partikler og gassen har 10 næsten samme hastighed. For at minimere risikoen for dannelse af påbagninger kan det være ønskeligt at gassen ikke udsættes for voldsomme retningsændringer, således at antallet af kollisioner mellem partikler og væggen holdes på et minimum. Risikoen for påbagninger kan på kendt vis 15 yderligere reduceres ved at man trækker en gas ind langs suspensionsindløbsrørets vægge.

Det suspenderede materiale opvarmes på få sekunder til behandlingstemperaturen. Derpå indføres det i den øverste del af reaktionskammeret 2 med en tangential 20 hastighedskomponent. På grund af denne hastighedskomponent vil suspensionen beskrive en hurtig spiralformet bevægelse i reaktionskammeret 21 s øverste del, og materialet vil udskilles fra suspensionen som i en almindelig horisontal cyklon.

25 I den øverste del af reaktionskammeret 2 vil det udskilte materiale rotere langs den indre overflade i et ringformet materialelag, men på grund af friktion vil rotationshastigheden aftage, når materialet bevæger sig længere ind i reaktionskammeret 2, og til sidst vil det 30 udskilte materiale lej re sig på bunden af reaktionskammeret 2 og danne et materialelag, som vil blive ført gennem og underkastet termisk behandling i reaktionskammeret, idet retentionstiden bestemmes af reaktionskammerets rotationshastighed.

150270 -14-

Materialet udtømmes gennem materialeudløbsåbningen 23 i den nederste ende af reaktionskammeret 2 og indføres i luftkøleren 22, hvor det afkøles i modstrøra til køleluften.

Den varme afgangsluft fra køleren 22 eller en del deraf 5 indføres i suspensionsindløbsrøret 1, idet luftstrømmen tilvejebringes ved hjælp af en ventilator (ikke vist) og, om ønsket, kontrolleres ved hjælp af en ventil (ikke vist) i luftindløbsenden af suspensionsindløbsrøret 1.

En vis mængde (falsk) luft kan by-passes suspensions-10 indløbsrøret 1 og passere direkte fra køleren 22 til den nederste ende af reaktionskammeret 2 via materialeudløbs-åbningen 23. Imidlertid kan mængden af falsk luft, om ønsket, holdes meget lille ved at minimere arealet af materialeudløbsåbningen 23. Som ovenfor nævnt kan en vis 15 mængde falsk luft være ønskelig, især når gasudløbet findes 1 den nederste ende af reaktionskammeret 2, fordi den tilvej ebringer en bratkøling af røggassen fra reaktionskammeret 2 og en forkøling af det termisk behandlede materiale.

Anlægget vist i figur 13-14 omfatter en suspensions-20 forvarmer med cykloner 31, 32 og 33, et indløb 34 og et udløb 35 for varmegas, og et indløb 36 og et udløb 37 for pulverformet cementråmateriale; en suspensionskalcinator med et kalcineringskammer 38 forsynet med en separeringscyklon 39, et indløb 40 til brændsel, og et indløb 41 til forbræn-25 dingsluft og forvarmet råmateriale, og et udløb 42 til kalcineret materiale fra separeringscyklonen 39; og et sintringsapparat 43 omfattende et om en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse roterbart reaktionskammer 2, et suspensionsindløbsrør 1 med indløb 9 og 10 til 30 henholdsvis brændsel og materiale, hvor indløbsrøret 1 har en første ende forbundet med en luftkøler 22 og en anden ende forbundet med den øverste ende af reaktionskammeret 2, idet den øverste/nederste ende af reaktionskammeret 2 er forsynet med et gasudløbsrør 7, som vist i henholdsvis figur 35 13 og 14.

-15- 150270

Den øverste ende af det i fig. 13 viste reaktions-kammer 2 kan være udformet som vist i figur 1, 2 eller figur 5, 6, den nederste ende som vist i figur 7, 8 eller 11, 12. Som nævnt kan den roterende tromlekøler 22 erstattes af 5 en ristkøler. Den øverste ende af det i figur 14 viste reaktionskammer 2 kan være udformet som vist i figur 3, 4 eller 5, 6, den nederste ende som vist i figur 14 eller som vist i figur 9 og 10. Gasudløbsrøret 7 kan være aksialt forbundet med reaktionskammeret 2.

10 En luftkøler 22 til køling af det sinterede materiale har et luftudløb 21 forbundet med både sintringsapparatets indløbsrør 1 og kalcinatorens luftindløb 41.

Indløbsrøret 1 er anbragt således, at materialet indføres med en tangential komponent i reaktionskammeret 2, som 15 nærmere illustreret i figur 1-4.

Figur 13 og 14 viser en ristkøler som køler 22, der kan være forsynet med et rør (ikke vist) til overskydende varm køleluft. Ristkøleren kan naturligvis erstattes med en roterende tromlekøler.

20 Den heromhandlede fremgangsmåde til termisk behand ling af pulverformet materiale er velegnet til sintring af materiale, der indeholder oxider af calcium, silicium, aluminium og jern, f.eks. kalcineret cementråmel til cementklinker. Fremgangsmåden kan også med fordel anvendes, ved 25 udvinding af aluminium af fattige aluminiumholdige malme, f.eks. ved de såkaldte kalk- og kalk/soda-processer, hvor en fintmalet blanding af aluminiumholdige malme og henholdsvis kalksten og kalksten plus alkalimetalkarbonat kalcineres og sintres til klinker, der indeholder aluminiumkomponenten 30 i opløselig form som henholdsvis kalciumaluminat og alkali-metalaluminat og urenhederne i uopløselig form , f.eks.

S1O2 komponenten som uopløseligt dicalciumsilicat.

-16- 150270 Når man anvender apparatet vist i figur 13 eller 14 til fremstilling af cementklinker, vil den normale fremgangsmåde være at indføre og forvarme det kolde cement-råmel i suspensionsforvarmeren, idet det forvarmede råmel 5 suspenderes i en oxygeriholdig gas i kalcineringskammeret 38 under samtidig tilsætning af brændsel. Det kalcinerede materiale separeres derpå fra gassen i separeringscyklonen 39 og suspenderes i varm oxygeriholdig gas, d.v.s. varm afgangsluft fra klinkerkøleren 22, i suspensionsindløbsrøret 10 1.

Det varme kalcinerede materiale fra kalcinatoren har en oxid-sammensætning, der typisk ligger inden for området CaO: 62-66%, AI2O3: 6-10%, SiC^: 17-24% og Fe2C>3: 1-6% og har en temperatur på 800-850°C. Brændstof, såsom 15 olie, gas eller kulstøv, indføres i varmluftstrømmen i suspensionsindløbsrøret 1 før, efter, samtidig med, eller sammen med det varme forkalcinerede cementråmel.

I løbet af få sekunder hæves materialetemperaturen til 1350-1450°C, som er sintringstemperaturen for det 20 pågældende materiale.

Det suspenderede materiale indføres derpå i reaktions kammeret 2, som tidligere beskrevet.

Materialet separeres fra suspensionen i den øverste ende af reaktionskammeret 2, og det separerede agglomerer-25 ende materiale sintres derpå på dets vej ned mod materialeudløbet. Retentionstiden kan kontrolleres ved at fastsætte rotationshastigheden af reaktionskammeret 2. Retentionstiden vil normalt være 7-12 min.

De udtagne cementklinker har typisk en temperatur på 30 ca. 1400°C. De udtagne klinker luftkøles derpå i klinker køleren 22.

En del af den varme køleluft, der typisk har en temperatur på 750-900°C, anvendes som ovennævnte varme luft, i hvilken det kalcinerede rårnel suspenderes i 35 suspensionsindløbsrøret 1. Den resterende del ledes til kalcinatoren, hvor den anvendes som forbrændingsluft ved råmelskalcineringen.

-17- 150270

Den fra reaktionskammeret 2 udtømte varme gas har typisk en temperatur på 1400-1500°C og indføres gennem røret 7 til bunden af kalcineringskammeret 38, og anvendes som en supplerende varmekilde til kalcinering af materialet.

5 Røggassen fra kalcinatoren anvendes på kendt vis til for-varmning af det råmel, der skal kalcineres.

Por at undgå problemer med tilstopning af udløbet for røggassen fra reaktionskammeret, er det fordelagtigt at indføre ukalcineret eller kalcineret råmel i den varme gasstrøm 10 tæt ved reaktionskammeret 2. Råmelet suspenderes straks i gassen, hvorved gastemperaturen falder til ca. 850°C/ 1050°C, når ukalcineret/kalcineret materiale indføres. Ved disse temperaturer er risikoen for påbagninger fuldstændig elimineret. Derpå kan gasstrømmen indføres i en separator, 15 f.eks. en cyklonseparator til separering af fast materiale, som tilledes kalcinatoren eller suspensionsindløbsrøret, når kalcineret materiale indføres.

Typiske dimensioner for reaktionskammeret 2 er diameter 4m, længde 12-20m. Reaktionskammerets rotations-20 hastighed er typisk 1-4 omdr. pr. min. En typisk hældning for reaktionskammeret er 3°. Fyldningsgraden i reaktionskammeret er typisk 15-20%. Et sådant anlægs produktionskapacitet er 2000 t pr. 24 timer.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til termisk behandling af pulverformet materiale i et cylindrisk reaktionskammer (12) med en i forhold til det vandrette plan svagt hældende akse, ved hvilken materialet opvarmes til behandlingstemperaturen uden for reak- 5 tionskammeret suspenderet i en gas, hvorefter man separerer det til behandlingstemperaturen opvarmede materiale fra suspensionen i reaktionskammerets øverste del, holder reaktionskammeret i en langsomt roterende bevægelse og underkaster det separerede materiale termisk be-10 handling, især agglomerering og sintring, under dets passage gennem reaktionskammeret, udtømmer det termisk behandlede materiale fra reaktionskammerets nederste ende, og udtager gassen fra reaktionskammeret gennem en af 15 dets ender, kendetegnet ved, at suspensionen indføres i reaktionskammerets øverste del med en tangential hastighedskomponent.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man tilvejebringer suspensionens tangentiale hastig- 20 hedskomponent ved indførelse af suspensionen tæt ved reaktions-kammerets cylindriske væg i en retning, der praktisk taget er parallel med en tangent til den nærmeste del af væggen og på det nærmeste vinkelret på reaktionskaramerets akse.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at man tilvejebringer suspensionens tangentiale hastighedskomponent ved at bringe suspensionen i rotation, før den indføres aksialt i reaktionskammeret.

4. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at man udtager gassen fra' reaktions- 30 kammeret gennem dettes øverste ende.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at man udtager gassen fra reaktionskammeret gennem dettes nederste ende.